2018年度邵逸夫天文學獎頒予尚-盧•普吉 (Jean-Loup Puget) 以表彰他對紅外到亞毫米光譜範圍天文學的貢獻。他探測了在過去恆星形成過程中的星系所放出的宇宙遠紅外背景，並提出星際物質含有芳香族碳氫分子。通過普朗克太空計劃，他處理了星際物質前景的影響，因而顯著地提升了我們對宇宙學的認識。

2018年9月， 香港天文學會理論天文組與尚-盧•普吉教授進行了一次訪問。這次訪問亦於香港天文學會2018年第四期會訊刊堂登（只刊登英文版）。我們很高興得到香港天文學會的提供並與大家分享訪問內容。

(香港天文學會) 教授，請問你，在過去的四十年中，你是如何將精力集中在紅外天文觀測研究上？

(普吉教授) 1971年，當我寫碩士論文時，我正在尋找實習機會。在出席了一個研討會之後，我喜歡從事宇宙學工作。我去了歐洲核子研究組織做研究，研究了質子和反質子的湮滅截面。然後，用伽馬射線衛星測試了破壞性的湮滅輻射，但沒有明顯的證據表明正物質超過宇宙中反物質的含量，這會影響星系團的大小。與普朗克函數相比，等離子體變形嚴重，甚至在宇宙背景探測者衛星(Cosmic Background Explorer, COBE) 之前的氣球實驗中也沒有看到。後來我放棄了宇宙學，專注於來自銀河系的伽瑪射線。我對宇宙天空背景、宇宙微波背景輻射(Cosmic Microwave Background, CMB) 和星系形成的背景天空感興趣。由於紅外線和長波長的電磁輻射會造成天體前景輻射污染，這些污染比較難在望遠鏡所接收到的數據中扣除，所以天文學家比較喜歡選擇相對容易做硏究的「點源」為目標，因為點源比天空背景輻射污染強得多，容易分離開。

我的天文數據主要是來自空間天文學的衛星數據，我處理了所有COBE衛星的天文背景天空的數據。在數據中，我發現數據的主要缺陷是來自銀河塵埃發出的污染，因此，要使得數據較可信，我們必須要扣除數據中這些污染之後，才得出觀測結果。在更高的觀測頻率下，更容易做到以上的效果。我們發現了紅外天文背景輻射(Cosmic Infrared Background, CIB)，即星際塵埃吸收了星光的一半輻射，再重新釋放為CIB。橢圓星系沒有大量氣體和塵埃的恆星形成，因此在CIB中幾乎不可見。星爆星系則相反，你可以使用史匹哲太空望遠鏡(Spitzer space telescope) 進行深度調查。

你也可以進行深入調查，查看2萬個星系，然後對這些星系(即CIB) 計算平均值。 在3.3、6.2、7.7、8.8微米處存在未識別的紅外波段，這些紅外波段發出的輻射量並不相同，它來自極小的粘土和大分子的矽酸鹽和碳的輻射。這些星系中有50％的碳是這樣形式的。

(香港天文學會) 請問大多數紅外天文背景輻射(CIB) 來自恆星嗎？

(普吉教授) 是的，主要來自旋渦星系和星爆星系中的恒星，其一半輻射覆蓋到星際的氣體和塵埃，它們吸收後，便會放出紅外背景輻射。

(香港天文學會) 請問紅外天文背景輻射是否來自芳香族化合物吸收線嗎？

(普吉教授) 不是。它們是來自發射線。

(香港天文學會) 請問可以詳細講解1996年的第1次紅外天文背景輻射觀測嗎？

(普吉教授) 我們想要擺脫與紅外輻射和氣體混合的銀河塵埃的影響，所以我們要查看中性氫區域中與塵埃相關的氣體，好讓我們的觀測結果不受影響。另外，我們觀測了銀河平面的高緯度處位置，星際介質很少使得結果可信。 我們還檢測了黃道帶光的影響。我們檢測到一些有趣的東西，但是很難計算。例如，宇宙學參數之一是電離參數，它是一個光學深度來的，是從第一代星系形成到我們的電子的光學深度。這可以從類星體中測得。其他示例是極化參數和塵埃估計。

(香港天文學會) 教授，請問你是否很難觀測到北天區域的紅外天文背景輻射？

(普吉教授) 是的，很難檢測到北天區域的紅外天文背景輻射，但是近期荷蘭國家天文團隊做得很好。另外，信號在極點處區域微弱。

(香港天文學會) 請問對於普朗克衛星任務的宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background, CMB) 觀測中，你如何選擇高頻儀器的5個頻段以進行觀測？

(普吉教授) 我們根據感興趣的參數選擇了不超過GHz的頻率。我們原想硏究CMB ，但因噪聲太大而影響硏究成果。我們還對威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP)之前的低頻段同步加速器輻射感興趣。它對高頻儀器的技術要求不高，例如使用製冷劑系統冷卻探測器將輻射熱計從太空中的20K冷卻。當中有3個主動冷卻器加被動冷卻器，被動冷卻器尤為關鍵，最後它讓檢測器冷卻至0.1K。 這真是一個非常具挑戰性的任務！

(香港天文學會) 請問你是否希望可以從宇宙學尺度檢測到更複雜的物質，例如氨基酸？ 我們知道你已經檢測到芳烴分子。

(普吉教授) 是，現在我們非常了解如何在太空中建構低溫恆星。例如，眾所周知，大冰塊中的不同形式及其形成方式；我們知道巨分子雲內部根本沒有pH值。 但是，對於B型恆星，我們知道其邊緣處具有pH值，因此我們知道生命可能來自星際介質或銀河系中間介質。

(香港天文學會) 教授可以推薦一些書本給我們的會員和同學嗎？

(普吉教授) (教授當時沒有推薦書本給我們，但叫我們的會員和同學一定要多做天文觀測和模擬。)

(香港天文學會) 教授，我們知道詹姆斯·皮布爾斯教授(Jim Peebles) ，他是2004年的邵逸夫天文獎得獎者，在1960年代，他對CIB輻射有一些預測和文章。 你知道你在CIB的發現與他的建議和預測有關嗎？

(普吉教授) 當然有關。 我提到了他的預測，也提到了他的論文。 他給我一些關於CIB工作的想法。

 

文:　梁振聲博士， 馮寶基老師，吳國偉先生

 

2020年3月